Системы микроклимата в ЦОД

06.03.2013

Современные центры обработки данных должны работать 24 часа в сутки 365 дней в году. При этом ЦОД должен демонстрировать высокую эффективность и отказоустойчивость. Стоит отметить, что значение отказоустойчивости дата-центра имеет особое значение.

Конечно, если пытаться создавать центры обработки данных на базе оборудования кустарного производства, можно существенно сэкономить, но ни о какой эффективности и, тем более, отказоустойчивости системы говорить не приходится. Однако подобная ситуация на сегодняшний день скорее грубое исключение, нежели адекватная реальность.

На создание и обслуживание современных центров обработки данных тратятся внушительные средства. Одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность и отказоустойчивость оборудования дата-центра является внутренняя система микроклимата. Для оборудования, работающего в помещении 24 часа в сутки крайне важно обеспечение таких условий, при которых риск выхода из строя или снижения показателей эффективности системы будет минимальным. Поэтому в состав ЦОД всегда входит система микроклимата.

Для чего нужна система микроклимата в центре обработки данных? В условиях постоянной работы оборудования центра обработки данных отдельные элементы могут нагреваться, повышая тем самым общую температуру в помещении. Вторая характеристика воздуха, влияющая на корректную работу дата-центра – влажность воздуха. При очень высокой влажности повышается риск образования конденсата на электронном оборудовании.

Классификация систем микроклимата в составе ЦОД

Результатом подобного явления, скорее всего, станет выход оборудования из строя. В прочем, слишком низкая влажность также может стать причиной некорректной работы системы. При слишком низкой влажности возможно возникновение электростатического разряда, который также может вывести оборудование из строя. Для решения проблемы микроклимата в ЦОД, в 2004 году был создан стандарт, а точнее директива ASHRAE, которая содержит рекомендации, эксплуатационные ограничения и классификации оборудования и параметров микроклимата в ЦОД.

К примеру, существует так называемый рекомендуемый диапазон параметров воздуха (температура, влажность, точка росы). Однако также предусмотрены допустимые значения данных параметров для каждого класса микроклимата в ЦОД. Оборудование, предназначенное для обеспечения надлежащих параметров микроклимата в дата-центре.

 

Диапазон значений параметров микроклимата в составе ЦОД

Как правило, это прецизионное, т.е. работающее с максимальной точностью и контролем, оборудование, способное создавать климатические условия для бесперебойной работы ЦОД. Большинство производителей серверов и системы хранения данных внедряют оборудование с действующими ограничениями. Однако, данные рекомендуемые или допустимые показатели микроклиматических условий могут быть соблюдены в меньшей степени, в случае, когда производитель оборудования допускает подобное. К примеру, некоторые производители оборудования для дата-центров расширяют диапазон допустимых значений влажности воздуха (от 20% до 80%). В прочем, строгость соблюдения рекомендованных показателей параметров во многом зависит от требований к центру обработки данных и условий эксплуатации.

Правильно спроектированная система кондиционирования и управления микроклиматом в ЦОД может существенно сократить расходы на электропотребление. По статистике на охлаждение и регулировку показателей температуры и влажности затрачивается до 40% электроэнергии от потребляемой дата-центром.

Также нельзя не упомянуть о таком важном факторе, как резервируемость системы. Возможность в любой необходимый момент прибавить дополнительные единицы к действующему оборудованию позволяет поддерживать работоспособность компонентов ЦОД даже в случае выхода из строя охладительного оборудования. К примеру, для проектируемого центра обработки данных необходимо внедрение и одновременная эксплуатация двух прецизионных кондиционеров. Однако отсутствие резервного оборудования и неисправность в действующих устройствах может привести к временной неработоспособности дата-центра. Поэтому проект подобной системы включает дополнительные единицы оборудования, обеспечивающего необходимые показатели параметров микроклимата ЦОД.

На сегодняшний день внедрение типовых решений для создания систем микроклимата в ЦОД становится менее актуально. В целях экономии пространства все чаще при проектировании дата-центров используются так называемые решения высокой плотности. Это значит, что на меньшей площади внедряется система, не уступающая по показателям производительности. В силу того, что оборудование (шкафы, серверы и пр.) располагается плотнее, необходимо разрабатывать специальные схемы охлаждения.

Пример схемы системы охлаждения для дата-центра (фальшпол, фальшпотолок)

Существует две востребованных системы охлаждения для центров обработки данных. Первая, наиболее подходящая для «плотных» дата-центров, называется внутрирядное кондиционирование. Между стойками устанавливаются кондиционеры, от которых холодный воздух поступает к охлаждаемому оборудованию по «холодному коридору». В то же время горячий воздух удаляется через «горячий коридор». При правильном расчете, вероятность смешения воздуха (когда поступающий холодный охлаждает горячий воздух, а не оборудование) сводится к минимуму. Данная схема охлаждения является аналогом фальшпольной схемы, где в роли холодного коридора выступает фальшпол, в качестве горячего коридора используется фальшпотолок. Внутрирядное охлаждение позволяет сократить расход электроэнергии до 30%.

Вторая, не менее востребованная система – внутристоечное охлаждение. Принципиальное отличие данной схемы заключается в локальности охлаждения, то есть, модульный кондиционер устанавливают в герметичную стойку. Получается, что один кондиционер охлаждает одну стойку. В прочем, подобное устройство системы охлаждения имеет существенный недостаток. Дело в том, что в случае выхода из строя кондиционера внутри монтажной стойки, оборудование практически мгновенно теряет охлаждение. В подобной ситуации риск выхода оборудования из строя становится слишком велик.

ЦОД с внутрирядной системой охлаждения

Также существует система водяного охлаждения, которая, как правило, используется при высокой тепловой плотности выделения (свыше 10 кВт). Данная система имеет следующее устройство: холодная вода поступает в коммуникационный шкаф по специальному трубопроводу, установленному в фальшпол.

Практически все лидеры рынка охлаждения воздуха наряду с прочими предлагают специализированные решения  для центров обработки данных. Однако существуют примеры, когда для удовлетворения потребностей рынка, создавались компании узкой направленности. В качестве примера можно привести компанию Emerson Network Power, которая предоставляет решения в области телекоммуникаций, информационных технологий, электроники и центров обработки данных.

 

Максим Коротков

Автор статьи: Заместитель генерального директора CNTS Максим Коротков